四川省不同地理环境下辣椒果实辣椒碱及V C含量差异

李莎，杨苗，南羽，李焕秀，唐懿，汪志辉，李瑜，赖云松

（四川农业大学园艺学院果蔬所，成都，611130）

辣椒（Capsicum annuumL.）果实中辣味的物质基础是辣椒碱（Capsaicinoids）。辣椒碱组分复杂，由一系列结构、性质相似的同系物组成，如辣椒素（Capsaicin）、二氢辣椒素（Dihydrocapsaicin）、降二氢辣椒素（Nordihydrocapsaicin）、高二氢辣椒素（Homodihydrocapsaicin）、高辣椒素（Homcapsaicin）等，其中辣椒碱和二氢辣椒碱含量通常占辣椒碱类物质总量的90%，因此，二者含量高低决定了辣味强弱。辣椒辣味性状的分子遗传基础已相当清楚。辣椒素由硫代酸酯-CoA和香草基胺在辣椒素合成酶CS（AT3或Pun1）催化下合成[1～3]。辣椒基因组测序及重测序的研究表明，辣椒合成辣椒碱能力不同于其他茄科植物的关键因素就是CS基因[2，3]；CS基因序列的多样性与辣椒辣度的多样性存在显著相关[3，4]。辣椒碱的积累既与遗传背景有关，还受光照、温度、肥、水等环境因素的影响[5～8]。有研究表明，夜温与辣椒碱的积累呈正相关[9]，夜温25℃下辣椒碱迅速增多，而夜温15℃下辣椒碱含量最低[10]。光照对辣椒碱的合成有促进作用[11]，但是适度遮荫更有利于辣椒碱的积累[12，13]。部分研究还表明，环境胁迫能增加辣椒碱的含量，如水分胁迫[14]和土壤肥力失衡[15]。Tewksbury等[16]研究表明，随海拔升高，辣椒碱含量增加。

富含VC是辣椒又一重要的商品特性，辣椒被誉为蔬菜中的VC之王。VC的积累与品种、果实成熟度、果实新鲜度以及环境因子有关[17，18]。Martines等[19]认为，光照是促进VC合成的有效因子，在一定条件下，光照强度减弱，会导致辣椒果实中VC含量减少[20]。Mditshwa等[21]研究结果表明，在高海拔和强光照条件下，辣椒果实合成较多VC。

四川省地理、气候、生态环境类型多样，为我国辣椒主产区之一，该省辣椒种植面积占我国辣椒总种植面积的5.1%，其中南部的攀枝花、西昌及成都平原和周边丘陵为主要产区。本研究评价了相同辣椒品种在四川不同产地的辣度和VC含量差异，以期为辣椒产地的选择提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

2个线椒品种铁血狼和二金条，1个牛角椒品种王者归来，种子均从市面上购买。选成都双流、遂宁射洪、西昌宁南和攀枝花米易4个种植地。栽培条件参考当地栽培习惯。成都和遂宁采取露地栽培，于2014年3月上旬播种，7月中旬采收果实；西昌和攀枝花采用标准大棚，于2013年11月中旬播种，2014年2月中旬采收。每个品种每个种植点设3个重复，每个重复50株。

1.2 HPLC法测定辣椒碱

参考国家标准GB/T 21266-2007规定的方法测定辣椒碱含量，略作修改。每个重复随机挑选40株，每株取1个果实，剪碎混匀后准确称量10.000 g。加入适量石英砂，在研钵中磨碎，再转移至250 mL锥形瓶，加入甲醇/四氢呋喃（V∶V=50∶50）混合液25 mL，在35℃下，摇床振荡1 h，离心后转移上清液，重复提取3次。将收集到的上清液用布氏漏斗过滤，滤液用旋转蒸发仪浓缩至40～50 mL，用甲醇/四氢呋喃定容至50 mL，最后用0.45 μm有机滤膜过滤，滤液用于HPLC检测。采用Agilent1260液相色谱系统（安捷伦，美国），色谱柱为ZORBAX SBC18（安捷伦，美国），紫外检测波长为280 nm，柱温为 30℃。流动相，V（水）∶V（甲醇）=20∶80，进样量为10 μL，流速为0.8 mL/min。以辣椒素、二氢辣椒素标准样品各2 mg代替辣椒果实样品，从研磨开始，完全同上述提取、检测方法，计算辣椒碱的试验损失率，重复3次。

标准样品辣椒素和二氢辣椒素均从Sigma购买，纯度分别为95%和90%。标准样品用甲醇溶解，储藏浓度1 mg/mL，工作浓度0.1 mg/mL。按照标样稀释 6.75、12.5、25、50、100 μg/mL 绘制标准曲线。

1.3 VC含量的测定

参考国家标准GB 12392-90测定VC含量，测定方法为2，4-二硝基苯肼法，略作修改。试验材料处理同1.2。准确称量50.000 g辣椒果实碎片，加入适量石英砂和50 mL 2%草酸溶液在研钵中磨碎，转移匀浆至100 mL容量瓶，用1%草酸溶液稀释至刻度，混匀，然后用布氏漏斗过滤，之后步骤同GB 12392-90的描述。称取100 mg抗坏血酸标准品代替辣椒果实样品，从研磨开始，完全同上述提取、检测方法，计算VC的试验损失率，重复3次。

加2 g活性炭于50 mL抗坏血酸标准液（1 mg/mL）中，振荡 1 min，过滤。取 10 mL滤液于500 mL容量瓶中，加5.0 g硫脲，用1%草酸溶液稀释至刻度，抗坏血酸浓度为20 μg/mL。分 别 取 5、10、20、25、40、50、60 mL稀释液于100 mL容量瓶中，用1%硫脲溶液稀释至刻度，绘制标准曲线。

1.4 数据处理

数据用Excel和SPSS 2.0软件处理，Duncan's多重比较。辣椒素含量氢辣椒素含量，式中：C1、C2分别为辣椒素和二氢辣椒素浓度，V为样品定容体积，95%、90%为标样纯度。辣椒碱总含量X（%）=（X1+X2）/90%。斯科维尔指数（SHU）计算：SHU=（X1+X2）×16.1×103×0.9+（X1+X2）×0.1×9.3×103，式 中 ：16.1×103为每1 mg辣椒素或二氢辣椒素的斯科维尔指数；0.9为辣椒素类物质总量的折算系数；0.1为其余辣椒素类物质总量的折算系数；9.3×103为每1 mg其余辣椒素的斯科维尔指数；90%、10%为规定常数。

2 结果与分析

2.1 HPLC检测辣椒碱含量的差异

根据辣椒素及二氢辣椒素的混合标样色谱图以及单独标样色谱图可知，辣椒素的保留时间为3.475 min，二氢辣椒素的保留时间为4.147 min。测得辣椒素标准曲线y=8.137x+12.395（R2=0.999 7），二氢辣椒素的标准曲线y=6.071 3x-0.868 3（R2=0.999 7）。从样品中检测辣椒素及二氢辣椒素，峰形良好（图1）。辣椒素及二氢辣椒素标准样品在试验过程的回收率分别为94.2%±1.3%和92.6%±1.8%。

王者归来在4个地区均未检测出或只检测到痕量辣椒素，因此表中未列出。由表1可知，4个地点栽培的二金条果实内辣椒素含量均高于二氢辣椒素；成都、遂宁栽培的铁血狼果实内辣椒素含量高于二氢辣椒素，但西昌、攀枝花地区栽培的铁血狼则相反。

图1 遂宁二金条的液相色谱

表1 相同辣椒品种在不同种植点的辣椒碱、辣椒素等含量比较

表2 4个种植点的辣椒的VC含量差异

二金条的辣度从高到低依次为遂宁、成都、攀枝花、西昌；而铁血狼的辣度从高到低依次为遂宁、成都、西昌、攀枝花。相同地点不同品种的辣度表现为铁血狼高于二金条，西昌和攀枝花地区的除外。

2.2 VC含量比较

利用抗坏血酸标准品进行检测，得到标准曲线：y=0.023 5x+0.064 5（R2=0.999 4），这表明在 1～12 μg/mL范围内VC浓度与吸光度呈良好的线性关系。抗坏血酸标准品在试验过程的回收率为78.9%±2.7%。

王者归来和铁血狼VC含量均表现为攀枝花和西昌地区的最多，在成都和遂宁的最少；二金条VC含量则表现为遂宁地区的最高，成都的最低。这表明，VC含量在4个地方的变化趋势与辣椒碱相反，且不同品种差异较明显。二金条、王者归来和铁血狼果实内的最高VC含量与最低VC含量的比值分别为1.5、2.0、2.5，表明环境对VC积累的影响不如对辣椒碱含量的那么大。

3 讨论与结论

辣味是辣椒最重要的商品性状之一。已经有不少报道研究了品种、栽培条件、生态环境以及品种-环境互作对辣味的影响。产地对辣椒辣味的影响也有报道，安士影等[22]对21个省区的24批辣椒样品进行分析发现，江西、云南产的辣椒辣椒碱含量最高[22]。

四川辣椒产区主要位于成都平原和攀西高原，其中攀西高原以反季节设施栽培为主。川南的攀西高原海拔高，气候特征综合了高原气候以及亚热带季风气候，有昼夜温差大、年气温变化小、光照强、湿度小等特点，与光照条件弱、夏季高温高湿的成都平原气候形成鲜明对比。本研究结果表明，西昌、攀枝花所产辣椒辣椒碱含量显著低于其他种植地点，这可能是因为这2个地方的光照条件非常好，而Jinap 等[23]、狄云等[24]、肖春林等[25]、张珍[26]则认为辣椒碱含量随光照强度减弱而减弱，因为将果实置于光下可诱导辣椒碱的合成[27]。但是高妍萍等[28]研究表明，遮光增加了辣椒碱的含量，并得出在绿熟期遮光效果最好，辣椒碱合成积累较快。其次，攀西高原年温差变化小，但是昼夜温差大，2013年11月至2014年2月，攀枝花和西昌的日最低温度均低于2014年3～7月的成都。Otha[9]的研究表明夜温较高有利于辣椒碱的合成，而攀西两地的昼夜温差大，夜温较低，可能不利于辣椒碱的积累。最后，本研究中攀西两地辣椒的栽培方式为温室大棚，已有研究表明保护地栽培会降低辣椒的辣味[29]。

与环境对辣椒碱的影响相比，环境对VC含量的影响较小，且不同的品种表现有差异。但是，王者归来和铁血狼VC含量均表现为攀枝花和西昌的高于成都和遂宁的，与高怀春[30]的研究结果一致，王金玲[12]也发现辣椒进行遮光处理，VC含量会降低；且发现VC含量变化趋势刚好与辣椒碱相反，猜测辣椒碱和VC的代谢途径在能量和碳源分配上存在竞争。因此，攀西的优良光照条件更利于VC的积累。

[1]Stewart C J,Kang B C,Liu K,et al.ThePun1 gene for pungency in pepper encodes a putative acyltransferase[J].Plant J,2005,42（5）:675-688.

[2]Kim S,Park M,Yeom S I,et al.Genome sequence of the hot pepper provides insights into the evolution of pungency inCapsicumspecies[J].Nat Genet,2014,46:270-278.

[3]Qin C,Yu C,Shen Y,et al.Whole-genome sequencing of cultivated and wild peppers provides insights intoCapsicumdomestication and specialization[J].PNAS,2014,111:5 135-5 140.

[4]Reddy U K,Almeida A,Abburi V L,et al.Identification of gene-specific polymorphisms and association with capsaicin pathway metabolites inCapsicum annuumL.Collections[J].PLOS ONE,2014,9（1）:e86393.

[5]Gurung T,Techawongstien S,Suriharn B,et al.Impact of environments on the accumulation of capsaicinoids inCapsicumspp[J].Hort Science,2011,46（12）:1 576-1 581.

[6]Harvell K P,Bosland P W.The environment produces a significant effect on pungency of chiles[J].Hort Science,1997,32:1 292.

[7]Zewdie Y,Bosland P W.Evaluation of genotype,environment,and genotype-byenvironment interaction for capsaicinoids inCapsicum annuumL.[J].Euphytica,2000,111:185-190.

[8]Phimchan P,Techawongstien S,Chanthais S,et al.Impact of drought stress on the accumulation of capsaicinoids inCapsicumcultivars with different initial capsaicinoid levels paongpetch phimchan[J].Hort Science,2012,47（9）:1 204-1 209.

[9]Otha Y.Physiological and genetical studies on the pungency ofCapsicum.II.Pungency under various growing conditions[J].Rep Kihara Inst Biol Res,1960,11:73-74.

[10]Cheon S J.Effect of light intensities,night temperatures and CO2treatments on production of the mature-green peppers[J].J Korean Soc Hortscience,1995,36（2）,211-217.

[11]Estrada B,Bemal M A,Diaz J,et al.Capsaicinoids in vegetative organs ofCapsicum annuumL.in relation to fruiting[J].Agri Food Chem,2002,50（5）:1 188-1 191.

[12]王金玲.光照强度及氮肥对辣椒果实辣椒素代谢品质和产量的影响[D].哈尔滨：东北农业大学，2004.

[13]吕长山，王金玲，李瑞兰，等.光照强度对辣椒果实中辣椒素含量的影响[J].北方园艺，2005（4）：69-70.

[14]Estrada B,Pomar F,Diaz J,Merino F,Bernal M A.Pungency level in fruits of the Padron pepper with different water supply[J].Sci Hort,1999,81:385-396.

[15]Johnson C D,Decoteau D R.Nitrogen and potassium fertility affects Jalapeno pepper plant growth,pod yield and pungency[J].Hortscience,1996,31:1119-1123.

[16]Tewksbury J,Manchengo C,Haak D C,et al.Where did the chili get its spice?Biogeography of capsaicinoid production in ancestral wild chili species[J].Chem Ecol,2006,32（3）:547-564.

[17]Mphahlele R R,Stander M A,et al.Effect of fruit maturity and growing location on thepostharvestcontentsof flavonoids,phenolic acids,vitamin C and antioxidantactivity of pomegranate juice （cv.Wonderful）[J].Sci Hort,2014,179:36-45.

[18]Bessey O A,King C G.The distribution of vitamin C in plant and animal tissues and its determination[J].Biol Chem,1933,103:687-698.

[19]Martinez S,Curros A,Bermudez J,et al.The composition of Arnoia peppers （Capsicum annuumL.）at different stages of maturity[J].Int J Food Sci Nutr,2007,58（2）:150-161.

[20]吕长山，王金玲，于广建，等.不同光照强度对辣椒果实品质及产量的影响[J].北方园艺，2005（1）：47-48.

[21]Mditshwa A,Fawole O A,Al-Said F,et al.Phytochemical content,antioxidant capacity and physicochemical properties of pomegranategrown in different microclimates in South Africa[J].Plant Soil,2013（30）:81-90.

[22]安士影，孟兆青，景娇，等.不同产地辣椒中辣椒碱、二氢辣椒碱与辣椒红色素的测定[J].中草药，2011，42（11）：2 258-2 260.

[23]Jinap S,Daund M.Capsaicin inCapsicun annuumcultivars[J].Pertanike,1990,13（2）:217-220.

[24]狄云，蒋健箴，石正强，等.辣椒果实成熟过程中辣椒素的降减[J].食品科学，2000，21（6）：19-22.

[25]肖春林，李曙轩，曹筱芝.光照强度对辣椒果实品质代谢的影响[J].上海交通大学学报：农业科学版，1991（3）：217-221.

[26]张珍.辣椒果实中辣椒素变化规律的研究[D].泰安：山东农业大学，2006.

[27]Iwai K,Susuki T,Fujiwaiki H.Formation and accumulation of pungent principle of hot pepper fruits,capsaicin and its analogues,inCapsicum annuumvarannuumcv.Karayatsubuse at different growth stages after flowering[J].Agric Biol Chem,1979,43:2 493-2 498.

[28]高妍萍，何莉莉，陈俊琴，等.遮光对辣椒果实中辣椒素及其相关酶的影响[J].华北农学报，2008，23（3）：129-132.

[29]刘金兵，赵华伦.辣椒果实成熟中维生素C、辣椒素及干物质含量的变化[J].江苏农业学报，2000，16（1）：61-62.

[30]高怀春.辣椒果实维生素C含量变化的研究[D].泰安：山东农业大学，2004.